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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024024721
(43)【公開日】2024-02-26
(54)【発明の名称】自動車運搬船のウェブフレーム取付構造
(51)【国際特許分類】
B63B 3/32 20060101AFI20240216BHJP
【ＦＩ】
B63B3/32
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022127557
(22)【出願日】2022-08-10
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-01-25
(71)【出願人】
【識別番号】000146814
【氏名又は名称】株式会社新来島どっく
(74)【代理人】
【識別番号】110001704
【氏名又は名称】弁理士法人山内特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池本 俊史
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部において応力集中を低減できるウェブフレーム取付構造を提供する。
【解決手段】船舶の船側板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、ウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続している。ブラケット６は底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、直立辺はウェブフレーム３の下端部に固定され、底辺は船底上面板５に固定されており、斜辺の先端部において、その上縁が２カ所の円弧１１，１２で凹む湾曲凹部１０が形成されている。２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧１２は曲率半径が大きい。ブラケット６の湾曲凹部１０において外力を吸収し応力集中を低減できる。
【選択図】図２
【解決手段】船舶の船側板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、ウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続している。ブラケット６は底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、直立辺はウェブフレーム３の下端部に固定され、底辺は船底上面板５に固定されており、斜辺の先端部において、その上縁が２カ所の円弧１１，１２で凹む湾曲凹部１０が形成されている。２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧１２は曲率半径が大きい。ブラケット６の湾曲凹部１０において外力を吸収し応力集中を低減できる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
船舶の船側板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレームと、
該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、
前記ブラケットは底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、
前記直立辺は前記ウェブフレームの下端部に固定され、
前記底辺は前記船底上面板に固定されており、
前記斜辺の先端部において、その上縁が２カ所の円弧で凹む湾曲凹部が形成されている
ことを特徴とする船舶のウェブフレーム取付構造。
該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、
前記ブラケットは底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、
前記直立辺は前記ウェブフレームの下端部に固定され、
前記底辺は前記船底上面板に固定されており、
前記斜辺の先端部において、その上縁が２カ所の円弧で凹む湾曲凹部が形成されている
ことを特徴とする船舶のウェブフレーム取付構造。
【請求項2】
前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きい
ことを特徴とする請求項１記載の船舶のウェブフレーム取付構造。
ことを特徴とする請求項１記載の船舶のウェブフレーム取付構造。
【請求項3】
前記湾曲凹部は２カ所の円弧が連続した形状である
ことを特徴とする請求項１記載の船舶のウェブフレーム取付構造。
ことを特徴とする請求項１記載の船舶のウェブフレーム取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、船舶のウェブフレーム取付構造に関する。さらに詳しくは、本発明は、ウェブフレームの端部における応力低減を可能とする船舶のウェブフレーム取付構造に関する。
【背景技術】
【0002】
船舶の構造において、外板は船殻を形作るが主たる強度部材ではなく、船体を支えるのは構造材と呼ばれる骨組みである。構造材の配置形式には、横式構造（Transverse Framing System）、縦式構造（Longitudinal Framing System）、および縦横混合方式の３種類がある。
縦式構造では船首尾方向に走る多数の縦通材（Longitudinal）によって強度を確保する。横式構造では船首船尾方向に直交する向きに延びる構造材が使われる。この構造材には、左右の船側において上下方向に延びるように取付けられる左右のフレームと、左右のフレームを船体上部で連結するビームと、左右のフレームを船底で連結する内底板等の船底構造物からなる。
左右のフレームは船長方向において間隔をあけて多数本（船の大きさによるが数１００本）が設けられ、各フレームの上端同士を連結するビームも同数設けられる。このフレームの強度を増すためフレームの一端縁にフランジを取付けたものが用いられており、この部材はウェブフレームといわれ、多くの船舶に用いられている。
この構造は貨物を積むのに適しているので、一般貨物船や自動車運搬船などに採用される。
縦式構造では船首尾方向に走る多数の縦通材（Longitudinal）によって強度を確保する。横式構造では船首船尾方向に直交する向きに延びる構造材が使われる。この構造材には、左右の船側において上下方向に延びるように取付けられる左右のフレームと、左右のフレームを船体上部で連結するビームと、左右のフレームを船底で連結する内底板等の船底構造物からなる。
左右のフレームは船長方向において間隔をあけて多数本（船の大きさによるが数１００本）が設けられ、各フレームの上端同士を連結するビームも同数設けられる。このフレームの強度を増すためフレームの一端縁にフランジを取付けたものが用いられており、この部材はウェブフレームといわれ、多くの船舶に用いられている。
この構造は貨物を積むのに適しているので、一般貨物船や自動車運搬船などに採用される。
【0003】
ところで、船舶の航行時には、波と船体の相対位置によって、ホギング（両端垂下の状態）とサギング（中央垂下の状態）を繰り返して、船底には交互に引張りと圧縮が生じる。これに加え、船体に対して横から波を受けた場合は、船体の断面がひし形に変形しようとするラッキング変形が発生する。
このラッキング変形は、横式構造のウェブフレームに大きな変形を生じさせる。
図４は、横式構造をとる自動車運搬船Ｓの断面を示している。
１，１は船側外板で垂直に立てられており、左右の船側外板１，１の下端同士は船底外板２で接続されている。
左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３（図４は断面図なので１本しか見えない）が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。船底外板２の上には二重構造や三重構造の船底構造物４が設けられている。
船底構造物４の上面板を、本明細書では船底上面板５といい、二重構造船底の内底板や三重構造船底のタンクトップが、これに含まれる。
そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。
このラッキング変形は、横式構造のウェブフレームに大きな変形を生じさせる。
図４は、横式構造をとる自動車運搬船Ｓの断面を示している。
１，１は船側外板で垂直に立てられており、左右の船側外板１，１の下端同士は船底外板２で接続されている。
左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３（図４は断面図なので１本しか見えない）が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。船底外板２の上には二重構造や三重構造の船底構造物４が設けられている。
船底構造物４の上面板を、本明細書では船底上面板５といい、二重構造船底の内底板や三重構造船底のタンクトップが、これに含まれる。
そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。
【0004】
前記ウェブフレーム３の具体的形状は、断面Ｉ形のウェブとこのウェブの一端縁にフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となっている。
前記ブラケット６は、側面視で略三角形の板材であり、底辺と直立辺と斜辺とからなる。また、斜辺にはフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となった高強度部材となっている。
そして、左右のウェブフレーム３，３は上端同士をビーム７で連結され、かつ上下方向に延びるウェブフレーム３，３の途中は複数本のデッキ８で接続されている。
前記ブラケット６は、側面視で略三角形の板材であり、底辺と直立辺と斜辺とからなる。また、斜辺にはフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となった高強度部材となっている。
そして、左右のウェブフレーム３，３は上端同士をビーム７で連結され、かつ上下方向に延びるウェブフレーム３，３の途中は複数本のデッキ８で接続されている。
【0005】
ところで、上記の船体構造において船体に横波を受けると、図４に示す横向き外力Ｆが働いて、ウェブフレーム３，３と船底上面板５との間を接続するブラケット６を圧縮したり引張る力が加わる。
ブラケット６は側面視で略三角形の板材であるため、ブラケット６の先端部分に大きな応力が発生して変形が生じやすい。
ブラケット６は側面視で略三角形の板材であるため、ブラケット６の先端部分に大きな応力が発生して変形が生じやすい。
【0006】
ブラケット６の変形を防止するため、略三角形の板材の斜辺に取付けられたフランジに加工を加える工夫も行われた。その一つは、フランジの先端部を先細りにすることであり、こうすることでブラケット６の先端部分の剛性を低下させ船底上面板５の変形に追従しやすくしたものである。
二つ目はフランジの先端部を先端に向け広げた形状（ガセットといわれる）にし、船底上面板５との接合強度を高めたものである。
この二つの工夫は、それなりの効果はあるが、ブラケット６自体の形状は略三角形を保ったままであったので、大きな応力低減効果は望めなかった。
二つ目はフランジの先端部を先端に向け広げた形状（ガセットといわれる）にし、船底上面板５との接合強度を高めたものである。
この二つの工夫は、それなりの効果はあるが、ブラケット６自体の形状は略三角形を保ったままであったので、大きな応力低減効果は望めなかった。
【0007】
一方、ウェブフレーム自体の応力低減構造としては、特許文献１の従来技術がある。
この従来技術は、ウェブフレームの中間部分と船倉内のデッキとの間の接合部における応力集中を低減するもので、ウェブフレームの中間部分とデッキとの接合部において、ウェブフレームに開口と貫通孔を形成したものである。
しかるに、この従来技術では、ウェブフレームの中間部分とデッキとの間の接合部では応力集中を低減できるが、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部では応力集中を低減できなかった。
この従来技術は、ウェブフレームの中間部分と船倉内のデッキとの間の接合部における応力集中を低減するもので、ウェブフレームの中間部分とデッキとの接合部において、ウェブフレームに開口と貫通孔を形成したものである。
しかるに、この従来技術では、ウェブフレームの中間部分とデッキとの間の接合部では応力集中を低減できるが、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部では応力集中を低減できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０２１－７５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記事情に鑑み、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部において応力集中を低減できるウェブフレーム取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
第１発明の船舶のウェブフレーム取付構造は、船舶の船側板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレームと、該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、前記ブラケットは底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、前記直立辺は前記ウェブフレームの下端部に固定され、前記底辺は前記船底上面板に固定されており、前記斜辺の先端部において、その上縁が２カ所の円弧で凹む湾曲凹部が形成されていることを特徴とする。
第２発明の船舶のウェブフレーム取付構造は、第１発明において、前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きいことを特徴とする。
第３発明の船舶のウェブフレーム取付構造は、第１発明において、前記湾曲凹部は２カ所の円弧が連続した形状であることを特徴とする。
第２発明の船舶のウェブフレーム取付構造は、第１発明において、前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きいことを特徴とする。
第３発明の船舶のウェブフレーム取付構造は、第１発明において、前記湾曲凹部は２カ所の円弧が連続した形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
第１発明によれば、ブラケットは斜辺の先端部において、上縁に２カ所の湾曲凹部が形成されているので、ブラケットの先端部における斜辺と船底上面板との間の高さが低くなり、強度的に柔構造とされている。このため、ウェブフレームに横向きの外力が加わったときブラケットの先端部は船底上面板との間で生ずる圧縮と引張りに追従しやすくなり、応力集中を低減できる。
第２発明によれば、斜辺の最先端に形成される曲率半径の小さい第１の円弧に続けて曲率半径の大きい第２の円弧を形成した場合は、第２の円弧における船底上面板に対する取り合い角を小さくできる。この結果、横方向外力作用時のブラケットに対する応力集中を低減できる。
第３発明によれば、湾曲凹部の２カ所の円弧が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧の間で応力集中が生じにくい。このため応力低減効果が高くなる。
第２発明によれば、斜辺の最先端に形成される曲率半径の小さい第１の円弧に続けて曲率半径の大きい第２の円弧を形成した場合は、第２の円弧における船底上面板に対する取り合い角を小さくできる。この結果、横方向外力作用時のブラケットに対する応力集中を低減できる。
第３発明によれば、湾曲凹部の２カ所の円弧が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧の間で応力集中が生じにくい。このため応力低減効果が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態のウェブフレーム取付構造は、図１に示すように、船舶の船側外板１の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、このウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続する構成であって、その構成は図４に示す従来技術と基本的に同一である。
本実施形態のウェブフレーム取付構造は、図１に示すように、船舶の船側外板１の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、このウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続する構成であって、その構成は図４に示す従来技術と基本的に同一である。
【0014】
したがって、図１に示すように、左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。また、ブラケット６は側面視で略三角形の板材である。
そして、ブラケット６の先端部には応力を低減するための湾曲凹部１０が形成されており、それが従来技術にみられない特徴となっている。
そして、ブラケット６の先端部には応力を低減するための湾曲凹部１０が形成されており、それが従来技術にみられない特徴となっている。
【0015】
図２に示すように、ブラケット６は底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、垂直に立てられた板材本体６ａと板材本体６ａの斜辺（上縁でもある）に溶接等で取付けられたフランジ６ｆとからなる。
ブラケット６の直立辺は船側外板１に溶接等で固定され、ブラケット６の上端部分はウェブフレーム３の下端部に溶接等で固定されている。また、ブラケット６の底辺は船底上面板５に溶接等で固定されている。
ブラケット６の直立辺は船側外板１に溶接等で固定され、ブラケット６の上端部分はウェブフレーム３の下端部に溶接等で固定されている。また、ブラケット６の底辺は船底上面板５に溶接等で固定されている。
【0016】
図２に示すように、ブラケット６の斜辺の先端部（船幅方向の内側に向いた端部、図では右側端部）における上縁には、２カ所の円弧１１，１２で形作られた湾曲凹部１０が設けられている。
この湾曲凹部１０の詳細を図３に基づき説明する。
湾曲凹部１０は第１の円弧１１および第２の円弧１２からなる２カ所の円弧が連続した形状である。
この湾曲凹部１０の詳細を図３に基づき説明する。
湾曲凹部１０は第１の円弧１１および第２の円弧１２からなる２カ所の円弧が連続した形状である。
【0017】
そして、ブラケット６の斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は曲率半径Ｒ１が小さくされている。また、第１の円弧１１は板材本体６ａに形成されており、この部分にフランジ６ｆは設けられていない。
ブラケット６において、第１の円弧１１より基端側（図中左側）に形成される第２の円弧１２は曲率半径Ｒ２が大きくされている。この部分にはフランジ６ｆが設けられており、フランジ６ｆの上面が凹むように湾曲する形態となっている。
ブラケット６において、第１の円弧１１より基端側（図中左側）に形成される第２の円弧１２は曲率半径Ｒ２が大きくされている。この部分にはフランジ６ｆが設けられており、フランジ６ｆの上面が凹むように湾曲する形態となっている。
【0018】
図３において、Ｌ６は第２の円弧１２を形成しない場合のブラケット６の斜辺の延長線を示した想像線である。θ６は斜辺の延長線と船底上面板５の上面との間の取り合い角度を示し、θ１２は第２の円弧１２の上面と船底上面板５との間の取り合い角度を示している。
この図から分かるように、第２の円弧１２を設けた場合の取り合い角度θ１２は、これを設けない場合の取り合い角度θ６よりも小さくなっている。このことは、船底上面板５に対する変化の度合いが小さいことを意味し、応力集中の発生を防止できることを意味する。
この図から分かるように、第２の円弧１２を設けた場合の取り合い角度θ１２は、これを設けない場合の取り合い角度θ６よりも小さくなっている。このことは、船底上面板５に対する変化の度合いが小さいことを意味し、応力集中の発生を防止できることを意味する。
【0019】
また、材料強度の面から説明すると、以下のとおりである。
ブラケット６における斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は、幅方向領域Ｄ１１が小さいのであるが、曲率半径Ｒ１を小さくすることで、先端部分の平均高さｈ１１を低くしている。このため、先端部分の船底上面板５からみた形状変化を小さくして応力集中が発生しにくくなっている。また、ブラケット６の先端部の強度を適度に引き下げているので、幅方向領域Ｄ１１が強度的に過大でない柔構造となっている。
ブラケット６における斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は、幅方向領域Ｄ１１が小さいのであるが、曲率半径Ｒ１を小さくすることで、先端部分の平均高さｈ１１を低くしている。このため、先端部分の船底上面板５からみた形状変化を小さくして応力集中が発生しにくくなっている。また、ブラケット６の先端部の強度を適度に引き下げているので、幅方向領域Ｄ１１が強度的に過大でない柔構造となっている。
【0020】
ブラケット６における最先端より基端側に形成される第２の円弧１２は、幅方向領域Ｄ１２が大きいのであるが、曲率半径Ｒ２を大きくすることで平均高さｈ１２を比較的低くして強度的に過大でない柔構造となっている。
本実施形態では、第１の円弧１１の幅方向領域Ｄ１１と第２の円弧１２の幅方向領域Ｄ１２によって柔構造領域を大きく取るようにしており、このため横方向外力作用時の圧縮や引張りによる破損を低減できる。
本実施形態では、第１の円弧１１の幅方向領域Ｄ１１と第２の円弧１２の幅方向領域Ｄ１２によって柔構造領域を大きく取るようにしており、このため横方向外力作用時の圧縮や引張りによる破損を低減できる。
【0021】
既述のごとく、ブラケット６の湾曲凹部１０の２カ所の円弧１１，１２が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧１１，１２の間で応力集中が生じにくくなる。この点からもブラケット６の応力低減効果が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【0022】
上記実施形態は、自動車運搬船に適用したものであったが、一般貨物船、ばら積み貨物船、チップ船などを含む、様々な種類の船舶に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【0023】
１ 船側外板
３ ウェブフレーム
５ 船底上面板
６ ブラケット
１０ 湾曲凹部
１１ 第１の円弧
１２ 第２の円弧
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｄ１１ 幅方向領域
Ｄ１２ 幅方向領域
３ ウェブフレーム
５ 船底上面板
６ ブラケット
１０ 湾曲凹部
１１ 第１の円弧
１２ 第２の円弧
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｄ１１ 幅方向領域
Ｄ１２ 幅方向領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2023-10-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自動車運搬船の船側外板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレームと、
該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、
前記ブラケットは、底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材本体と、該板材本体の斜辺に取付けられたフランジとからなり、
前記板材本体の上端部分は前記ウェブフレームの下端部に固定され、
前記底辺は前記船底上面板に固定されており、
前記斜辺は、その先端部において、上縁が連続する２カ所の円弧が連続して凹む湾曲凹部を備えており、
前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きく、
前記第２の円弧は前記フランジの上面が凹むように湾曲させた形態であり、前記第１の円弧はフランジが無く板材本体の上縁に形成されている
ことを特徴とする自動車運搬船のウェブフレーム取付構造。
該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、
前記ブラケットは、底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材本体と、該板材本体の斜辺に取付けられたフランジとからなり、
前記板材本体の上端部分は前記ウェブフレームの下端部に固定され、
前記底辺は前記船底上面板に固定されており、
前記斜辺は、その先端部において、上縁が連続する２カ所の円弧が連続して凹む湾曲凹部を備えており、
前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きく、
前記第２の円弧は前記フランジの上面が凹むように湾曲させた形態であり、前記第１の円弧はフランジが無く板材本体の上縁に形成されている
ことを特徴とする自動車運搬船のウェブフレーム取付構造。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車運搬船のウェブフレーム取付構造に関する。さらに詳しくは、本発明は、ウェブフレームの端部における応力低減を可能とする自動車運搬船のウェブフレーム取付構造に関する。
【背景技術】
【0002】
船舶の構造において、外板は船殻を形作るが主たる強度部材ではなく、船体を支えるのは構造材と呼ばれる骨組みである。構造材の配置形式には、横式構造（Transverse Framing System）、縦式構造（Longitudinal Framing System）、および縦横混合方式の３種類がある。
縦式構造では船首尾方向に走る多数の縦通材（Longitudinal）によって強度を確保する。横式構造では船首船尾方向に直交する向きに延びる構造材が使われる。この構造材には、左右の船側において上下方向に延びるように取付けられる左右のフレームと、左右のフレームを船体上部で連結するビームと、左右のフレームを船底で連結する内底板等の船底構造物からなる。
左右のフレームは船長方向において間隔をあけて多数本（船の大きさによるが数１００本）が設けられ、各フレームの上端同士を連結するビームも同数設けられる。このフレームの強度を増すためフレームの一端縁にフランジを取付けたものが用いられており、この部材はウェブフレームといわれ、多くの船舶に用いられている。
この構造は貨物を積むのに適しているので、一般貨物船や自動車運搬船などに採用される。
縦式構造では船首尾方向に走る多数の縦通材（Longitudinal）によって強度を確保する。横式構造では船首船尾方向に直交する向きに延びる構造材が使われる。この構造材には、左右の船側において上下方向に延びるように取付けられる左右のフレームと、左右のフレームを船体上部で連結するビームと、左右のフレームを船底で連結する内底板等の船底構造物からなる。
左右のフレームは船長方向において間隔をあけて多数本（船の大きさによるが数１００本）が設けられ、各フレームの上端同士を連結するビームも同数設けられる。このフレームの強度を増すためフレームの一端縁にフランジを取付けたものが用いられており、この部材はウェブフレームといわれ、多くの船舶に用いられている。
この構造は貨物を積むのに適しているので、一般貨物船や自動車運搬船などに採用される。
【0003】
ところで、船舶の航行時には、波と船体の相対位置によって、ホギング（両端垂下の状態）とサギング（中央垂下の状態）を繰り返して、船底には交互に引張りと圧縮が生じる。これに加え、船体に対して横から波を受けた場合は、船体の断面がひし形に変形しようとするラッキング変形が発生する。
このラッキング変形は、横式構造のウェブフレームに大きな変形を生じさせる。
図４は、横式構造をとる自動車運搬船Ｓの断面を示している。
１，１は船側外板で垂直に立てられており、左右の船側外板１，１の下端同士は船底外板２で接続されている。
左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３（図４は断面図なので１本しか見えない）が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。船底外板２の上には二重構造や三重構造の船底構造物４が設けられている。
船底構造物４の上面板を、本明細書では船底上面板５といい、二重構造船底の内底板や三重構造船底のタンクトップが、これに含まれる。
そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。
このラッキング変形は、横式構造のウェブフレームに大きな変形を生じさせる。
図４は、横式構造をとる自動車運搬船Ｓの断面を示している。
１，１は船側外板で垂直に立てられており、左右の船側外板１，１の下端同士は船底外板２で接続されている。
左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３（図４は断面図なので１本しか見えない）が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。船底外板２の上には二重構造や三重構造の船底構造物４が設けられている。
船底構造物４の上面板を、本明細書では船底上面板５といい、二重構造船底の内底板や三重構造船底のタンクトップが、これに含まれる。
そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。
【0004】
前記ウェブフレーム３の具体的形状は、断面Ｉ形のウェブとこのウェブの一端縁にフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となっている。
前記ブラケット６は、側面視で略三角形の板材であり、底辺と直立辺と斜辺とからなる。また、斜辺にはフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となった高強度部材となっている。
そして、左右のウェブフレーム３，３は上端同士をビーム７で連結され、かつ上下方向に延びるウェブフレーム３，３の途中は複数本のデッキ８で接続されている。
前記ブラケット６は、側面視で略三角形の板材であり、底辺と直立辺と斜辺とからなる。また、斜辺にはフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となった高強度部材となっている。
そして、左右のウェブフレーム３，３は上端同士をビーム７で連結され、かつ上下方向に延びるウェブフレーム３，３の途中は複数本のデッキ８で接続されている。
【0005】
ところで、上記の船体構造において船体に横波を受けると、図４に示す横向き外力Ｆが働いて、ウェブフレーム３，３と船底上面板５との間を接続するブラケット６を圧縮したり引張る力が加わる。
ブラケット６は側面視で略三角形の板材であるため、ブラケット６の先端部分に大きな応力が発生して変形が生じやすい。
ブラケット６は側面視で略三角形の板材であるため、ブラケット６の先端部分に大きな応力が発生して変形が生じやすい。
【0006】
ブラケット６の変形を防止するため、略三角形の板材の斜辺に取付けられたフランジに加工を加える工夫も行われた。その一つは、フランジの先端部を先細りにすることであり、こうすることでブラケット６の先端部分の剛性を低下させ船底上面板５の変形に追従しやすくしたものである。
二つ目はフランジの先端部を先端に向け広げた形状（ガセットといわれる）にし、船底上面板５との接合強度を高めたものである。
この二つの工夫は、それなりの効果はあるが、ブラケット６自体の形状は略三角形を保ったままであったので、大きな応力低減効果は望めなかった。
二つ目はフランジの先端部を先端に向け広げた形状（ガセットといわれる）にし、船底上面板５との接合強度を高めたものである。
この二つの工夫は、それなりの効果はあるが、ブラケット６自体の形状は略三角形を保ったままであったので、大きな応力低減効果は望めなかった。
【0007】
一方、ウェブフレーム自体の応力低減構造としては、特許文献１の従来技術がある。
この従来技術は、ウェブフレームの中間部分と船倉内のデッキとの間の接合部における応力集中を低減するもので、ウェブフレームの中間部分とデッキとの接合部において、ウェブフレームに開口と貫通孔を形成したものである。
しかるに、この従来技術では、ウェブフレームの中間部分とデッキとの間の接合部では応力集中を低減できるが、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部では応力集中を低減できなかった。
この従来技術は、ウェブフレームの中間部分と船倉内のデッキとの間の接合部における応力集中を低減するもので、ウェブフレームの中間部分とデッキとの接合部において、ウェブフレームに開口と貫通孔を形成したものである。
しかるに、この従来技術では、ウェブフレームの中間部分とデッキとの間の接合部では応力集中を低減できるが、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部では応力集中を低減できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０２１－７５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記事情に鑑み、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部において応力集中を低減できるウェブフレーム取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
第１発明の自動車運搬船のウェブフレーム取付構造は、自動車運搬船の船側外板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレームと、該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、前記ブラケットは、底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材本体と、該板材本体の斜辺に取付けられたフランジとからなり、前記板材本体の上端部分は前記ウェブフレームの下端部に固定され、前記底辺は前記船底上面板に固定されており、前記斜辺は、その先端部において、上縁が連続する２カ所の円弧が連続して凹む湾曲凹部を備えており、前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きく、前記第２の円弧は前記フランジの上面が凹むように湾曲させた形態であり、前記第１の円弧はフランジが無く板材本体の上縁に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
第１発明によれば、つぎの効果を奏する。
ａ）ブラケットは斜辺の先端部において２カ所の湾曲凹部が形成されているので、ブラケットの先端部における斜辺と船底上面板との間の高さが低くなり、強度的に柔構造とされている。このため、ウェブフレームに横向きの外力が加わったときブラケットの先端部は船底上面板との間で生ずる圧縮と引張りに追従しやすくなり、応力集中を低減できる。
ｂ）斜辺の最先端に形成される曲率半径の小さい第１の円弧に続けて曲率半径の大きい第２の円弧を形成した場合は、第２の円弧における船底上面板に対する取り合い角を小さくできる。この結果、横方向外力作用時のブラケットに対する応力集中を低減できる。
ｃ）湾曲凹部の２カ所の円弧が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧の間で応力集中が生じにくい。このため応力低減効果が高くなる。
ａ）ブラケットは斜辺の先端部において２カ所の湾曲凹部が形成されているので、ブラケットの先端部における斜辺と船底上面板との間の高さが低くなり、強度的に柔構造とされている。このため、ウェブフレームに横向きの外力が加わったときブラケットの先端部は船底上面板との間で生ずる圧縮と引張りに追従しやすくなり、応力集中を低減できる。
ｂ）斜辺の最先端に形成される曲率半径の小さい第１の円弧に続けて曲率半径の大きい第２の円弧を形成した場合は、第２の円弧における船底上面板に対する取り合い角を小さくできる。この結果、横方向外力作用時のブラケットに対する応力集中を低減できる。
ｃ）湾曲凹部の２カ所の円弧が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧の間で応力集中が生じにくい。このため応力低減効果が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態のウェブフレーム取付構造は、図１に示すように、船舶の船側外板１の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、このウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続する構成であって、その構成は図４に示す従来技術と基本的に同一である。
本実施形態のウェブフレーム取付構造は、図１に示すように、船舶の船側外板１の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、このウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続する構成であって、その構成は図４に示す従来技術と基本的に同一である。
【0014】
したがって、図１に示すように、左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。また、ブラケット６は側面視で略三角形の板材である。
そして、ブラケット６の先端部には応力を低減するための湾曲凹部１０が形成されており、それが従来技術にみられない特徴となっている。
そして、ブラケット６の先端部には応力を低減するための湾曲凹部１０が形成されており、それが従来技術にみられない特徴となっている。
【0015】
図２に示すように、ブラケット６は底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、垂直に立てられた板材本体６ａと板材本体６ａの斜辺（上縁でもある）に溶接等で取付けられたフランジ６ｆとからなる。
ブラケット６の直立辺は船側外板１に溶接等で固定され、ブラケット６の上端部分はウェブフレーム３の下端部に溶接等で固定されている。また、ブラケット６の底辺は船底上面板５に溶接等で固定されている。
ブラケット６の直立辺は船側外板１に溶接等で固定され、ブラケット６の上端部分はウェブフレーム３の下端部に溶接等で固定されている。また、ブラケット６の底辺は船底上面板５に溶接等で固定されている。
【0016】
図２に示すように、ブラケット６の斜辺の先端部（船幅方向の内側に向いた端部、図では右側端部）における上縁には、２カ所の円弧１１，１２で形作られた湾曲凹部１０が設けられている。
この湾曲凹部１０の詳細を図３に基づき説明する。
湾曲凹部１０は第１の円弧１１および第２の円弧１２からなる２カ所の円弧が連続した形状である。
この湾曲凹部１０の詳細を図３に基づき説明する。
湾曲凹部１０は第１の円弧１１および第２の円弧１２からなる２カ所の円弧が連続した形状である。
【0017】
そして、ブラケット６の斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は曲率半径Ｒ１が小さくされている。また、第１の円弧１１は板材本体６ａに形成されており、この部分にフランジ６ｆは設けられていない。
ブラケット６において、第１の円弧１１より基端側（図中左側）に形成される第２の円弧１２は曲率半径Ｒ２が大きくされている。この部分にはフランジ６ｆが設けられており、フランジ６ｆの上面が凹むように湾曲する形態となっている。
ブラケット６において、第１の円弧１１より基端側（図中左側）に形成される第２の円弧１２は曲率半径Ｒ２が大きくされている。この部分にはフランジ６ｆが設けられており、フランジ６ｆの上面が凹むように湾曲する形態となっている。
【0018】
図３において、Ｌ６は第２の円弧１２を形成しない場合のブラケット６の斜辺の延長線を示した想像線である。θ６は斜辺の延長線と船底上面板５の上面との間の取り合い角度を示し、θ１２は第２の円弧１２の上面と船底上面板５との間の取り合い角度を示している。
この図から分かるように、第２の円弧１２を設けた場合の取り合い角度θ１２は、これを設けない場合の取り合い角度θ６よりも小さくなっている。このことは、船底上面板５に対する変化の度合いが小さいことを意味し、応力集中の発生を防止できることを意味する。
この図から分かるように、第２の円弧１２を設けた場合の取り合い角度θ１２は、これを設けない場合の取り合い角度θ６よりも小さくなっている。このことは、船底上面板５に対する変化の度合いが小さいことを意味し、応力集中の発生を防止できることを意味する。
【0019】
また、材料強度の面から説明すると、以下のとおりである。
ブラケット６における斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は、幅方向領域Ｄ１１が小さいのであるが、曲率半径Ｒ１を小さくすることで、先端部分の平均高さｈ１１を低くしている。このため、先端部分の船底上面板５からみた形状変化を小さくして応力集中が発生しにくくなっている。また、ブラケット６の先端部の強度を適度に引き下げているので、幅方向領域Ｄ１１が強度的に過大でない柔構造となっている。
ブラケット６における斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は、幅方向領域Ｄ１１が小さいのであるが、曲率半径Ｒ１を小さくすることで、先端部分の平均高さｈ１１を低くしている。このため、先端部分の船底上面板５からみた形状変化を小さくして応力集中が発生しにくくなっている。また、ブラケット６の先端部の強度を適度に引き下げているので、幅方向領域Ｄ１１が強度的に過大でない柔構造となっている。
【0020】
ブラケット６における最先端より基端側に形成される第２の円弧１２は、幅方向領域Ｄ１２が大きいのであるが、曲率半径Ｒ２を大きくすることで平均高さｈ１２を比較的低くして強度的に過大でない柔構造となっている。
本実施形態では、第１の円弧１１の幅方向領域Ｄ１１と第２の円弧１２の幅方向領域Ｄ１２によって柔構造領域を大きく取るようにしており、このため横方向外力作用時の圧縮や引張りによる破損を低減できる。
本実施形態では、第１の円弧１１の幅方向領域Ｄ１１と第２の円弧１２の幅方向領域Ｄ１２によって柔構造領域を大きく取るようにしており、このため横方向外力作用時の圧縮や引張りによる破損を低減できる。
【0021】
既述のごとく、ブラケット６の湾曲凹部１０の２カ所の円弧１１，１２が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧１１，１２の間で応力集中が生じにくくなる。この点からもブラケット６の応力低減効果が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【0022】
【符号の説明】
【0023】
１ 船側外板
３ ウェブフレーム
５ 船底上面板
６ ブラケット
１０ 湾曲凹部
１１ 第１の円弧
１２ 第２の円弧
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｄ１１ 幅方向領域
Ｄ１２ 幅方向領域
３ ウェブフレーム
５ 船底上面板
６ ブラケット
１０ 湾曲凹部
１１ 第１の円弧
１２ 第２の円弧
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｄ１１ 幅方向領域
Ｄ１２ 幅方向領域